نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

شبیه‌سازی لایه‌بندی حرارتی و دینامیک اکسیژن محلول مخزن سد زاینده‌رود تحت سناریوهای تغییر دبی ورودی با استفاده از مدل CE QUAL W2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری سازه های ابی . مهندسی اب. دانشکده کشاورزی . دانشگاه لرستان
2 گروه سازه های آبی، دانشکده کشاورزی, دانشگاه لرستان، خرم آباد، لرستان
3 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان
4 دکتری محیط زیست گرایش منابع اب ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس
10.22125/iwe.2026.584109.1925
چکیده
اکسیژن محلول و لایه‌بندی حرارتی از مهم‌ترین پارامترهای کنترل‌کننده کیفیت آب و پایداری اکوسیستم در مخازن سدها به‌شمار می‌روند. این فرآیندها در مناطق خشک و نیمه‌خشک، تحت تأثیر خشکسالی، تغییر اقلیم و به‌ویژه افت تراز و کاهش دبی ورودی تشدید می‌شوند. در پژوهش حاضر به بررسی پاسخ حرارتی و اکسیژنی مخزن سد زاینده‌رود در برابر تغییرات دبی ورودی با استفاده از مدل عددی دو‌بعدی طولی- عمقی (CE-QUAL-W2) پرداخته شده است. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی اثر کاهش ورودی آب بر تراز مخزن، پایداری لایه‌بندی حرارتی، توزیع عمقی اکسیژن محلول (DO) و تعیین ترازهای بحرانی مؤثر بر افت شدید کیفیت آب است. مدل مذکور با استفاده از داده‌های مشاهداتی سال آبی ۲۰۲۰–۲۰۲۱ کالیبره و اعتبارسنجی شد. نتایج نشان داد که شبیه‌سازی تراز آب پس از اصلاح هندسه مخزن (رابطه تراز- حجم) و بهینه‌سازی پارامترها، به دقت بسیار بالایی دست یافته است؛ به‌گونه‌ای که میانگین قدر مطلق خطا (MAE) به 2.7 سانتی‌متر و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به 3.3 سانتی‌متر رسید. همچنین، مدل در کالیبراسیون حرارتی و اکسیژن محلول به انطباق بسیار بالایی با مقادیر مشاهداتی دست یافت؛ به‌گونه‌ای که برای پارامتر دما، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) به 0.64 درجه سانتیگراد و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به °0.81 درجه سانتیگراد، و برای اکسیژن محلول، مقادیر میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب برابر با 0.89میلی گرم بر لیتر و 1.12میلی گرم برلیتر حاصل شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Simulation of Thermal Stratification and Dissolved Oxygen Dynamics in the Zayandeh-Rud Reservoir under Inflow Variation Scenarios Using the CE-QUAL-W2 Model

نویسندگان English

Seyedeh Hadis Shahrokhi 1
Hassan Torabi podeh 2
Amir Hamzeh Haghiabi 3
Pooneh Saeidi 4
1 Candidate in Hydraulic Structures, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Lorestan University,
2 Ph.D. Student In Water Structure of Lorestan University, Khorramabad, Iran
3 Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Lorestan University
4 . PhD. Environmental Science/Engineering Water Resources track, Tarbiat Modares University
چکیده English

Dissolved oxygen and thermal stratification are among the most critical parameters controlling water quality and ecosystem stability in reservoir systems. In arid and semi-arid regions, these processes are intensified by drought, climate change, and particularly declining water levels and reduced inflows. In the present study, the thermal and oxygen responses of the Zayandeh-Rood Reservoir to inflow variations were investigated using the two-dimensional longitudinal-vertical numerical model CE-QUAL-W2. The primary objective of this study was to assess the impact of inflow reduction on reservoir water level, thermal stratification stability, the vertical distribution of dissolved oxygen (DO), and the identification of critical elevations associated with severe water quality deterioration. The model was calibrated and validated using observational data from the 2020–2021 water year.The results indicated that the water level simulation achieved high accuracy after correcting the reservoir bathymetry (stage-volume relationship) and optimizing parameters, yielding a Mean Absolute Error (MAE) of 2.7 cm" and a Root Mean Square Error (RMSE) of 3.3" cm" . Furthermore, the model demonstrated excellent agreement with observed values during thermal and dissolved oxygen calibration; for temperature, the MAE and RMSE reached 0.64^∘ C and 0.81^∘ C , respectively, while for dissolved oxygen, the MAE and RMSE values were 0.89mg/L and 1.12mg/L , respectively.

کلیدواژه‌ها English

Zayandeh-Rud Reservoir
:thermal stratification:Residence time: climate change
: CE-QUAL-W2

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 27 مرداد 1405